伦敦帝国学院的多材料3D打印机可打印合金、弹性体和树脂

发布时间:2017-11-27

近日,伦敦帝国学院和英国国防科学技术实验室进行了一项合作研究,其成果是一种多材料3D打印机。该研究已经发表在《3D打印和增材制造》杂志上,文章名为《介绍一种可沉积低熔点合金、弹性体和紫外线固化树脂的多材料打印机》。


该3D打印机能处理三种不同材料,允许开放实验低熔点合金、可3D打印的弹性体以及树脂。它被设计为商业化的多材料3D打印机(如Stratasys Connex系列)的一个便宜替代品。科学家们说,3D打印机的高价格会阻碍人们对新材料(如焊接合金和陶瓷)的实验。


从左到右分别是:室温打印头、连续喷嘴、加热打印头

融合直接金属写入与喷射技术


这种定制的3D打印机配备有一个三打印头系统,一个喷射头在室温下喷射墨水,一个连续喷嘴沉积和固化树脂和一个的加热喷射头。


通过制造出一种局部共振超材料(LRM),这种定制3D打印机证明了自己的能力。LRM能减少不必要的噪声和振动。研究人员设计的LRM采用一个矩阵形状,其内部有三个金属芯。


LRM矩阵的外壳由Permabond UV625树脂制成。一旦连续喷嘴将其沉积,树脂就会在UV光下固化成坚固、耐用而透明的材料。在LRM矩阵的内部,第一个喷射打印头先在室温下添加了一层硅胶作为里衬,然后第三个加热喷射头将由锡、银和铜组成的金属芯添加进来。

LRM矩阵、里衬和金属芯



为了能同时控制多个打印头的路径——这是多材料3D打印面临的挑战之一,研究人员开发了一个名为LabVIEW的专门程序,可让3D打印机在6种不同的状态下工作。


在其中一个状态中,用户可以用单行、圆和圆柱这三个预定义的结构来测试一种新材料,看它如何在打印床上沉积。在另一个状态中,LabVIEW能让用户为一个上传的.stl文件生成3D打印坐标。随后,这些坐标可以被更改(如果需要),文件也会被送去打印。


未来的工作


伦敦帝国学院开发的这种3D打印机和软件系统展现出巨大的开发潜力。在未来的工作中,其他材料将被用于加热喷射头,以创造出正常的液滴;可以探索其他复合材料设计,以检查打印机是否能处理更不规则的几何形状。此外,需要进一步开发几何处理方法,以允许用户上传单个STL文件,并让程序识别多材料对象中的不同材料组件。